JP2014202752A - 改善された検体計測器及び操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘマトクリットレベルに基づいてグルコース測定を調整するように構成されている携帯用検体計測器を提供する。【解決手段】試験ストリップポートを有する検体計測器は、受容した試料を有する試験ストリップを通して電気信号を送信するように構成されている。一対の電極が電気信号を適用し、前記試験ストリップから電気応答を受信する。処理装置は電気応答を分析し、この応答を使用して試料の検体濃度を決定する。【選択図】図１Ａ

Description

本願は、概して血糖測定システムの分野に関し、より詳細には、ヘマトクリットレベルに基づいてグルコース測定を調整するように構成されている携帯用検体計測器に関する。

血糖測定システムは一般に、通常、試験ストリップの形態であるバイオセンサーを受容するように構成されている検体計測器を含む。このシステムの多くは携帯用であり、試験は短時間で完了し得るため、患者は、日課となっている行動を有意に妨害されることなく、通常の日常生活の過程の中でそのようなデバイスを使用することができる。糖尿病を有する患者は、自己管理プロセスの一部として、血糖レベルを一日数回測定して血糖制御が目標範囲内にあることを確実にし得る。目標血糖制御の維持ができない場合、心臓血管疾患、腎臓病、神経損傷及び失明を含む重篤な糖尿病関連の合併症が生じ得る。

現在、少量の血液試料に基づいて個人におけるグルコースレベルを測定できる、入手可能な多数の携帯用電子デバイスが存在する。試料のアッセイ中、人は指を刺した後、試験ストリップに指を接触させて血液試料を適用する必要がある。この試験結果は試験ストリップに対する指の物理的接触からの電気による有意な影響を受ける場合がある。測定中のエラーは、試験ストリップ及びストリップポート接続回路の動作周波数特性が、試験ストリップに接触するヒトの指の、追加された電気特性によって電気的に変更されることにより生じ得る。測定用の試料を収集するためにユーザーの指と試験ストリップとの間の物理的接触が必要であるため、血液試料を提供するユーザーが従う定着した手順を変更するのではなく、エラー回避における改善がこの測定プロセスに指向されることが好ましい。

本明細書に援用する明細書の一部をなす添付図面は、現時点における本発明の好適な実施形態を示したものであって、上記に述べた一般的説明並びに下記に述べる詳細な説明とともに、本発明の特徴を説明する役割を果たすものである（同様の数字は同様の要素を表す）。
例示的な試験ストリップベースの血液分析物測定システムの図を示す。 図１Ａの試験ストリップベースの血液分析物測定システムの例示的な処理システムを示す。 図１Ｂの処理システムの例示的なアナログフロントエンドのブロック図を示す。 血液試料を有する試験ストリップに対する指接触の位相及び強度効果を示す周波数分析を示す。 血液試料を有する試験ストリップに対する指接触の位相及び強度効果を示す周波数分析を示す。 血液試料を含む試験ストリップに接触する指の回路シミュレーションモデルを示す。 図４の回路シミュレーションモデルの例示的な位相及び強度出力を示す。 図１Ａ〜１Ｂの血液分析物測定システムの操作方法の流れ図を示す。

以下の詳細な説明は、図面を参照しつつ読まれるべきもので、異なる図面中、同様の要素は同様の参照符号にて示してある。図面は必ずしも一定の縮尺を有さず、選択した実施形態を示したものであって、本発明の範囲を限定するものではない。詳細な説明は本発明の原理を限定するものではなく、あくまでも例として説明するものである。この説明文は、当業者による発明の製造及び使用を明確に可能ならしめるものであり、出願時における発明を実施するための最良の形態と考えられるものを含む、発明の複数の実施形態、適応例、変形例、代替例、並びに使用例を述べるものである。

本明細書で使用される用語「患者」又は「ユーザー」は、任意のヒト又は動物対象を指し、ヒト患者における本発明の使用は好ましい実施形態であるが、システム又は方法をヒトへの使用に制限することは意図されない。

用語「試料」は、構成成分の存在又は不在、構成成分、例えば分析物の濃度などの、その特性のいずれかの定性的又は定量的決定の対象となることが意図される、液体、溶液、又は懸濁液の体積を意味する。本発明の実施形態は、全血のヒト及び動物試料に適用可能である。本明細書に記載される、本発明の文脈における典型的試料には、血液、血漿、赤血球、血清、及びそれらの懸濁液が含まれる。

説明及び特許請求の範囲全体を通じて数値に関連して使用される「約」という用語は、当業者にとって身近であり、許容される、精度区間を示す。本用語を支配する区間は、好ましくは±１０％である。明記されない限り、上述の用語は、本明細書に記載され、特許請求の範囲に従う本発明の範囲を狭めることは意図されない。

図１Ａは、検体計測器１０を含む分析物測定システム１００を示す。検体計測器１０はハウジング１１により画定され、ハウジング１１は、データ管理装置１４０を保持し、バイオセンサーを受容するサイズを有するポート２２を更に含む。一実施形態によれば、検体計測器１０は血糖メータであってもよく、バイオセンサーは、試験ストリップポートコネクタ２２に挿入されて血糖測定を行うグルコース試験ストリップ２４の形態で提供される。検体計測器１０は、メータハウジング１１の内部に配置されているデータ管理装置１４０（図１Ｂ）、図１Ａに示すような、複数のユーザーインターフェイスボタン１６、ディスプレイ１４、ストリップポートコネクタ２２、及びデータポート１３を含む。所定の数のグルコース試験ストリップがハウジング１１内に保管されてもよく、血糖試験での使用のためにアクセス可能とされてもよい。複数のユーザーインターフェイスボタン１６は、データのエントリーを可能にして、データの出力を指示し、ディスプレイ１４上に提示されるメニューをナビゲートし、コマンドを実行するように構成されてもよい。出力データは、ディスプレイ１４上に提示される分析物濃度を表す値を含んでもよい。個人の日常の生活習慣に関連した入力情報には、食物の摂取、薬の使用、健康診断の実施、並びに患者の一般的な健康状態及び運動レベルが含まれる。これらの入力は、ディスプレイ１４上に提示されるプロンプトを介して要求されてもよく、検体計測器１０の記憶モジュール内に記憶されてもよい。詳細には、またこの例示的な実施形態によれば、ユーザーインターフェイスボタン１６は、マーキング、例えば上下矢印、テキスト文字「ＯＫ」などを含み、これらはユーザーがディスプレイ１４上に提示されたユーザーインターフェイスを介してナビゲートすることを可能にする。ボタン１６は本明細書では別個のスイッチとして示されているが、バーチャルボタンを有する、ディスプレイ１４上のタッチスクリーンインターフェイスも使用することができる。

グルコース測定システム１００の電子構成要素は、例えばプリント回路基板上に配置されてもよく、プリント回路基板は、ハウジング１１内に位置し、本明細書に記載されるシステムのデータ管理装置１４０を形成する。図１Ｂは、この実施形態の目的のためにハウジング１１内に配置されている数個の電子サブシステムを、簡素化された概略形態で示す。データ管理装置１４０は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、混合信号プロセッサ（「ＭＳＰ」）、論理プログラミング可能デバイス（「ＦＰＧＡ」）、又はこれらの組み合わせの形態の処理装置１２２を含み、下記に記載するように、プリント回路基板上に含まれ又は該プリント回路基板に接続された、様々な電子モジュールに電気的に接続されている。処理装置１２２は、例えば、図２を参照して下記により詳細に記載するアナログフロントエンドサブシステム１２５を介して試験ストリップポート回路１０４に電気的に接続されている。ストリップポート回路１０４は、血糖試験中、ストリップポートコネクタ２２に電気的に接続されている。選択された分析物の濃度を測定するために、ストリップポート回路１０４は、ポテンショスタットを使用して、上部に血液試料が配置されている分析物試験ストリップ２４の電極を横切って抵抗を検出し、電流測定値をディスプレイ１４上での提示のためにデジタル形式に変換する。処理装置１２２は、ストリップポート回路１０４からの入力を受信するように構成されてもよく、またポテンショスタット機能及び電流測定機能の一部を行なってもよい。下記により詳細に記載するように、グルコース電流測定値は、試料の検出されたヘマトクリットレベルに応じて特定の時点で捕捉されて、血糖測定の正確性を改善する。試験ストリップ２４が提供する各試料に関して、電流測定を固定時点で捕捉するのではなく、グルコース測定の正確性を上げるために、検出されたヘマトクリットレベルを使用して最適なグルコース電流捕捉時間を決定する。

分析物試験ストリップ２４は、電気化学的グルコース試験ストリップの形態であり得る。試験ストリップ２４は、１つ以上の作用電極を含んでもよい。試験ストリップ２４は、更に複数の電気的接触パッドを含んでもよく、その場合、各電極は、少なくとも１つの電気的接触パッドと電気的に連通してもよい。ストリップポートコネクタ２２は、電気的接触パッドと電気的に相互作用し、電極と電気的に連通しているように構成されてよい。試験ストリップ２４は、少なくとも１つの電極上に配置されている試薬層を含んでよい。試薬層は、酵素及び伝達物質を含み得る。試薬層に使用するのに適した例示的な酵素としては、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ（ピロロキノリンキノン補因子「ＰＱＱ」とともに）、及びグルコースデヒドロゲナーゼ（フラビンアデニンジヌクレオチド補因子「ＦＡＤ」とともに）が挙げられる。試薬層に使用するのに適した例示的な伝達物質としては、フェリシアニドがあり、この場合では酸化型である。試薬層は、グルコースを酵素的副産物に物理的に変換させ、その過程でグルコース濃度に比例した所定量の還元型の伝達物質（例、フェロシアニド）を生成するように構成することができる。この後、作用電極を使用して、還元型伝達物質の濃度を電流の形態で測定することができる。次に、ストリップポート回路１０４は電流量をグルコース濃度値に変換することができる。そのような電流測定を行う例示的な検体計測器は、本願に全体が示されるが如く参照により本明細書に組み込まれる「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎ Ａｎａｌｙｔｅ ｉｎ ａ Ｓａｍｐｌｅ」と題された米国公開特許ＵＳ １２５９／０３０１８９９ Ａ１号に記載されている。

ディスプレイプロセッサ及びディスプレイバッファを含んでもよいディスプレイモジュール１１９は、通信インターフェイス１２３によって処理装置１２２に電気的に接続されて、処理装置１２２の制御下で出力データを受信及び表示し、またユーザーインターフェイス入力選択肢を表示する。メニュー選択肢などのユーザーインターフェイスの構造は、ユーザーインターフェイスモジュール１０３内に記憶され、処理装置１２２によりアクセスされて血糖測定システム１００のユーザーにメニュー選択肢を提示することが可能である。オーディオモジュール１２０は、ＤＭＵ １４０により受信又は記憶されたオーディオデータを出力するためのスピーカー１２１を含む。オーディオ出力は、例えば通知、リマインダー及び警告を含んでもよく、又は、ディスプレイ１４上に提示されるディスプレイデータと共に再生されるオーディオデータを含んでもよい。そのような記憶されているオーディオデータは処理装置１２２によりアクセスされ、適切な時間にプレイバックデータとして実行されてもよい。オーディオ出力のボリュームは処理装置１２２により制御され、ボリューム設定は、プロセッサにより決定されたように、又はユーザーにより調整されたように設定モジュール１０５内に記憶されてもよい。ユーザー入力モジュール１０２は、ユーザーインターフェイスボタン１６を介して入力を受信し、この入力は、処理され、通信インターフェイス１２３によって処理装置１２２に送信される。処理装置１２２はデジタル時刻時計（time-of-day clock）への電気アクセスを有してもよく、このデジタル時刻時計は、血糖測定の日付及び時間を記録するためにプリント回路基板に接続され、この日付及び時間は次いで、必要に応じて後にアクセスされ、又はアップロードされ、又は表示されてもよい。

ディスプレイ１４は代替的にバックライトを含んでもよく、バックライトの明るさは、光源制御モジュール１１５を介して処理装置１２２により制御され得る。同様に、ユーザーインターフェイスボタン１６もＬＥＤ光源を使用して照明されてもよく、このＬＥＤ光源は、ボタンの光出力を制御するよう処理装置１２２に電気的に接続されている。光源モジュール１１５はディスプレイバックライト及び処理装置１２２に電気的に接続されている。全光源のデフォルト明るさ設定と、ユーザーにより調整される設定とは、設定モジュール１０５内に記憶され、設定モジュール１０５は処理装置１２２によりアクセス可能かつ調整可能である。

非限定的に揮発性ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）１１２、リードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）又はフラッシュメモリを含んでもよい不揮発性メモリ１１３、及びデータポート１３を介して外部携帯用メモリデバイスに接続するための回路１１４を含む記憶モジュール１０１が、通信インターフェイス１２３によって処理装置１２２に電気的に接続されている。外部メモリデバイスは、サムドライブ内に収容されたフラッシュメモリデバイス、携帯用ハードディスクドライブ、データカード、又は電子記憶デバイスの任意の他の形態を含むことができる。オンボードメモリは、下記に説明するように、処理装置１２２により実行されて検体計測器１０を操作する様々な埋め込みアプリケーションを含んでもよい。オンボードメモリは、ユーザーの血糖測定に関連した日付及び時間を含む、血糖測定の歴史を記憶するのに使用することもできる。下記に記載するように、検体計測器１０又はデータポート１３の無線送信能力を用いて、接続されているコンピューター又は他の処理デバイスにそれらの測定データを有線又は無線送信を介して転送することができる。

無線モジュール１０６は、１つ以上の内部デジタルアンテナ１０７を介した無線デジタルデータ送信及び受信のためのトランシーバー回路を含んでもよく、通信インターフェイス１２３によって処理装置１２２に電気的に接続されている。無線トランシーバー回路は、集積回路チップ、チップセット、処理装置１２２を介して作動可能なプログラム可能機能、又はこれらの組み合わせの形態であってもよい。無線トランシーバー回路のそれぞれは、異なる無線送信規格と適合可能である。例えば無線トランシーバー回路１０８は、ＷｉＦｉとして既知の無線ローカルエリアネットワークＩＥＥＥ ８０２．１１規格と適合可能であってもよい。トランシーバー回路１０８は、検体計測器１０の近傍のＷｉＦｉアクセスポイントを検出し、検出されたそのようなＷｉＦｉアクセスポイントにデータを送信し及び該ポイントからデータを受信するように構成されてもよい。無線トランシーバー回路１０９は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）プロトコルと適合可能であってもよく、検体計測器１０の近傍のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）「ビーコン」から送信されたデータを検出及び処理するように構成されている。無線トランシーバー回路１１０は、近距離無線通信（「ＮＦＣ」）規格と適合可能であってもよく、例えば検体計測器１０の近傍の小売商人における販売端末のＮＦＣ準拠点（compliant point）と無線通信を確立するように構成されている。無線トランシーバー回路１１１は、セルラーネットワークとのセルラー通信のための回路を含んでもよく、利用可能なセルラー通信塔を検出し及び接続するように構成されている。

電源モジュール１１６は、ハウジング１１内の全モジュールと処理装置１２２とに電気的に接続されて、全モジュール及び処理装置１２２へ電力を供給する。電源モジュール１１６は、標準的な電池若しくは充電式電池１１８を含んでもよく、又は、検体計測器１０が交流電力源に接続された際にＡＣ電源１１７を作動させてもよい。電源モジュール１１６はまた、処理装置１２２が電源モジュール１１６の電池残量モード内に残留する電力レベルを監視できるように、通信インターフェイス１２３によって処理装置１２２に電気的に接続されている。

検体計測器１０により使用される外部記憶装置に対する接続に加えて、データポート１３は、接続リード線に取り付けられた好適なコネクタを受容するよう使用されてもよく、それによって検体計測器１０をパーソナルコンピューターなどの外部デバイスに配線することが可能となり得る。データポート１３は、例えばシリアル、ＵＳＢ又はパラレルポートなど、データ送信が可能な任意のポートであってもよい。

図２を参照すると、上述したストリップポート回路１０４と、マイクロコントローラー１２２とに電気的に接続されているアナログフロントエンド回路部分１２５が示されている。回路部分１２５の作動は、マイクロコントローラー１２２によって制御される。原理上、回路１２５は既知の電気正弦波信号を、上部に血液試料を有する試験ストリップ２４を通して駆動して、試験ストリップ２４に適用された電気正弦波信号の強度及び位相に対するその効果を測定する。回路は少なくとも２つの電気コンタクト２２２及び２２４を含み、電気コンタクト２２２及び２２４は、上部に血液試料を有する、挿入された試験ストリップ２４の電極に接続されている。作動中、矩形波発生器２０６は矩形波信号を振幅制御ブロック２１２を通して送信し、振幅制御ブロック２１２は矩形波の正確な振幅をセットし、また低域フィルター２１４を通して送信し、低域フィルター２１４は矩形波を正弦波に変換する。この正弦波入力信号は、試験ストリップ電極と電気的に連通する電気コンタクト２２２を介して試験ストリップ２４を通して駆動される。試験ストリップ２４中の血液試料の電気特性は、試験ストリップ２４を通過する電気正弦波入力信号の強度及び位相に影響を与える。血液試料の特性、例えばヘマトクリットなどの、血液中の検体濃度に応じて、試料は、対応するインピーダンスを正弦波に提供し、これは次に血液試料を通過する正弦波の位相及び強度に影響を与える。試験ストリップ電極からコンタクト２２４への、影響を受けた（変更された）正弦波出力は、信号が直交復調器２４４を通して供給される前に、トランスインピーダンスアンプ２４２を通して送信されて信号を調整する。直交復調器２４４は、正弦波電圧信号を、測定可能な実数及び虚数成分に分解する。これらの成分は、それぞれ、低域フィルター２４６、２４８の１つにより濾過され、マイクロコントローラー１２２内のＡＤＣ ２１０で受信される。変更された波形の位相及び強度は、受信した出力信号の実数及び虚数成分と、回路１２５の校正段階（下記に記載）中に生成された校正パラメータとに基づいて、ソフトウェアプログラム２０４（記憶モジュール１０１内に記憶されているデータの一部としての）に従ってマイクロコントローラー１２２によって計算される。このように、アナログフロントエンド回路部分１２５は、上部に血液試料を有する試験ストリップ２４を通して既知の正弦波を駆動して、適用された既知の正弦波に対するその強度及び位相効果を測定する。

試験ストリップを挿入した後であるが、ユーザーが試験ストリップに試料を適用する前に行われる校正段階中、既知の校正負荷（calibration load）２２６が電子スイッチ２３０によって回路１２５内へ切り替えられる。マイクロコントローラー１２２の指示下で、スイッチ２３０は、コンタクト２２２及び２２４を校正負荷２２６に制御可能に接続し、又は、検体濃度測定のために試験ストリップ２４に接続し得る。実際の試験ストリップ試料分析物測定の前に、マイクロコントローラー１２２は、ハードウェア完全性検証、電圧オフセット及び漏れ電流に関連したインピーダンス回路の校正などの間、コンタクト２２２、２２４を既知の校正負荷２２６に選択的に接続する。校正が完了した後、実際の試験のためにスイッチを試験ストリップに切り替え、ユーザーは、分析物測定のために試料を試験ストリップに適用する。この校正段階中に生成された校正パラメータは、上述した強度及び位相計算の調整に使用される。

実験は、２５０ＫＨｚの適用正弦波信号は、試料のヘマトクリットレベルにおける変化に対して高い位相感度を有するが、ユーザーの指と試験ストリップ２４との接触にも敏感であることを示した。この物理的指接触は、入力信号と出力信号との間の位相差の可検出性を大きく妨害し得る。その指接触は、ユーザーが、指を刺す手順の後、試験ストリップとの直接接触により血液試料を提供する必要があるため不可避である。下記に説明するように、良好なヘマトクリット感度を維持すると共に、物理的なヒト接触により生じるこれらの位相及び強度効果に対する回路１２５の感度の低減は、本明細書に開示する実施形態により提供される。

特定の適用正弦波周波数は、ユーザーの指と試験ストリップとの接触の効果に対する良好な不感受性を維持すると共に、試料中のヘマトクリットレベルに対する十分な感度を提供することが、研究によって明かとなっている。下記に記載するように、異なる周波数における異なる位相及び強度のプロットは、人体干渉からのそのような不感受性を得ることができる周波数スペクトル内の箇所を確立する。図３Ａ及び３Ｂを参照すると、適用正弦波周波数の範囲にわたる、指接触を有し及び有さない、上部に試料を有する１つの試験ストリップから測定された位相（図３Ａ）及び強度（図３Ｂ）の応答曲線の２つのグラフが示されている。図示したグラフにおいて、横軸は、３０ＫＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲の適用電気正弦波信号の周波数を対数目盛で示す一方、縦軸は、測定された位相角（図３Ａ）及び強度（図３Ｂ）における変化を示す。横軸目盛上のおよそ２５０ｋＨｚの地点が矢印３１２により示され、横軸目盛上のおよそ７７ｋＨｚの地点が矢印３１０により示されている。左の位相応答グラフ（図３Ａ）に関して、各縦軸目盛分割は、１０度の位相シフトを示す。曲線３０６は、上部に試料を有する試験ストリップ２４の測定された出力信号位相応答を示し、曲線３０８は、上部に試料を有し、指接触を有する試験ストリップ２４の測定された出力信号位相応答を示す。同様に、右の強度応答グラフ（図３Ｂ）に関して、各縦軸目盛分割は、１０デシベルの目盛を示す。曲線３０２は、上部に試料を有する試験ストリップ２４の測定された出力信号強度応答を示し、曲線３０４は、上部に試料を有し、指接触を有する試験ストリップ２４の測定された出力信号強度応答を示す。

約５０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚの周波数範囲に関して、指接触により追加されるキャパシタンスは、試験ストリップ＋試料のキャパシタンスの合計の有意な割合を占め、したがってこの接触は、強度差と比較して、入力正弦波信号と出力正弦波信号との間の位相差に対して遙かに大きい程度で比例的に影響する。これは過剰な指接触が寄与する追加の抵抗が、試験ストリップ＋試料の抵抗の合計と比較して、比例的に遙かに小さいためである。それ故、強度における変化は、過剰な指接触による変更の程度が遙かに低く、したがって試験ストリップに対する指接触の影響を比較的受けない強度を決定する計算を与える。

図３Ａ及び３Ｂに示した変更された出力応答曲線の特性の１つは、出力正弦波の強度（図３Ｂ）が、対象の周波数範囲内で指接触の影響を殆ど受けないことである。測定された強度は、試料中のヘマトクリットレベルに応答する。約２５０ｋＨｚの出力位相応答（図３Ａ）に関して、指接触により生じる位相応答の約１０度のシフト（全縦軸分割のうちの１つ）が存在する。それ故、一実施形態では、人体干渉からの測定の不感受性を提供するために、試料中の検体濃度を測定する基礎として強度測定が選択される。これらの実験的研究に基づいて、一実施形態では、十分なヘマトクリット感度を維持すると共に、指接触からの測定の不感受性（強度の）に十分な範囲として約５０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚの周波数が選択された。約７０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚの周波数が選択されることが好ましく、試験装置の公差に基づいて、約７７ｋＨｚの周波数が選択されることが更により好ましい。

図４を参照すると、ストリップポート２２に電気的に接続されている検体計測器１０の電気的等価モデル４００が示され、ストリップポート２２はユーザーにより血液試料が提供された試験ストリップ２４を有する。ストリップポートコネクタモデル４１０は、ストリップポートコネクタ端子４０２の間の約１ｐＦのキャパシタンス４１１により表される。試験ストリップモデル４２０は、それぞれ約５ｋＯｈｍｓの直列接続された抵抗器４２１、４２２と、約２ｐＦのキャパシタンス４２３とにより表される。血液試料モデル４３０は、約６０ｋＯｈｍｓの抵抗器４３１と、抵抗器４２１と４２２との間にて並列接続されている約４００ｐＦのキャパシタンス４３２として表される。これらの構成要素４１０、４２０、４３０は、これらの物理的特性が非常に良好に制御され、例えば試験ストリップ４２０及びストリップポートコネクタモデル４１０がそれぞれ非常に良好に固定され、受容した血液試料が、良好に調整されたサイズの試験ストリップチャンバ内に保持されているため、血液試料が上に提供された検体計測器試験回路の既知の電気特性を表している。検体計測器１０測定の可変特性は、ユーザーの指と接触する試験ストリップ２４中の試料との間の、及び接地されたユーザー身体との間の電気接続を含む。試験ストリップとユーザーの指との間に形成される血液橋（blood bridge）のモデル４４０は、約８ｋＯｈｍｓの抵抗器４４１により表され、抵抗器４４１は、約１２５ｐＦのキャパシタンス４４３に直列接続され、約２ｐＦのキャパシタンス４４２に並列接続されている。ユーザー身体モデル４５０と接地４５３との間の接続は、それぞれ約３ｋＯｈｍｓ及び３３０ｐＦの直列接続された抵抗４５１及びキャパシタンス４５２により表される。

試験ストリップ２４と、ストリップ２４に触れる人の効果を組み込んだ、図示した電気モデルによって、制御され及び一貫した方法で様々な検体計測器変更をシミュレートすることができる。このモデルを使用して、設計の改善を含む様々な影響に対する傾向及び感度を予測することができる。高度に整備された受動回路素子により、実際的な応答を測定及び試験することができる。加えて、モデル４００を使用して、新たなストリップ又はプロトタイプを構築することなく、ストリップ電気パラメータ及び血液検体計測器における設計変更の性能効果を予測することができる。このことは、アッセイが行われている間、システムがストリップに触れる人の効果を比較的受けないようにし得る変更を特定することを助ける。

図４のモデル回路は、図５に示すように、実際のネットワーク分析結果に勝るとも劣らない。シミュレーション回路は、実際の出力と類似した出力を提供するため、電気パラメータの変更及び様々な周波数での強度及び位相に対するそれらの効果の試験のためのツールを提供する。図５に示す出力応答曲線は、上述したように、図４のモデルシミュレーション回路により生成される。強度目盛５１８は左縦軸に描かれ、位相目盛５２０は右縦軸に描かれる一方、約３０ｋＨｚ〜約１０ＭＨｚの範囲の周波数目盛は、水平の対数目盛上に描かれている。位相応答は破線で示されており、破線５１０は、試料を有する試験ストリップの位相応答であり、破線５１２は、試料及び指接触を有する試験ストリップの位相応答である。２５０ＫＨｚ（３１２）において、位相シフトのシミュレーションは、図３Ａに示した、観察された位相シフトに近い。強度応答は実線で示されており、実線５１６は、試料を有する試験ストリップの強度応答であり、実線５１４は、試料及び指接触を有する試験ストリップの位相応答である。シミュレーションされた位相応答と同様、強度シミュレーションは、図３Ｂに示した、観察された強度シフトに近い。

図６を参照すると、マイクロコントローラー１２２を使用して、ソフトウェアモジュール２０４内に記憶されているプログラム及びソフトウェアなどのプログラム制御の下で、検体計測器１０を操作するアルゴリズムが示されている。工程６０１において、検体計測器は試験ストリップの挿入を検出し、これは回路ハードウェアの完全性検証、インピーダンス回路の校正、及び校正パラメータの収集を開始させ、次いでユーザーが試験ストリップに試料を適用する。工程６０２において、既知の周波数及び振幅の電気入力信号を生成し、その上に試料を有する挿入された試験ストリップを通して送信する。工程６０３において、既知の入力信号に応答して生成された試験ストリップからの出力信号を、マイクロコントローラー１２２にて受信する。中間回路サブシステムは、受信した信号を実数及び虚数成分に分解しており、これを工程６０４においてマイクロコントローラーにより処理して、出力信号の位相変化及び振幅（強度）を計算する。校正段階中に生成された校正パラメータを使用して、計算された出力信号の強度の正確性を調整する。工程６０５において、計算された強度を使用して試料におけるグルコース電流測定をそのグルコースレベルを決定するように時間を決める。グルコース電流測定のタイミングが試験ストリップのタイプに基づくため、そのメータに使用されている試験ストリップのタイプに関連する表が検体計測器のメモリ内に記憶されている。したがって、表引きを行って、計算された強度に基づいたグルコース電流測定のタイミングを決定する。誘導された参照テーブルを使用する検体計測器の例示的な実施形態は、それら両方の特許出願が、本明細書に全体が示されるが如く参照により本明細書に組み込まれる「Ａｃｃｕｒａｔｅ Ａｎａｌｙｔｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｓｔ Ｓｔｒｉｐ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｅｎｓｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ（ｓ） ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｍｐｌｅ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｔｅ ａｎｄ Ｄｅｒｉｖｅｄ ＢｉｏＳｅｎｓｏｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ」と題されたＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１２／０５３２７９号（代理人整理番号ＤＤＩ５２４６ＰＣＴ）及び「Ａｃｃｕｒａｔｅ Ａｎａｌｙｔｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｓｔ Ｓｔｒｉｐ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｅｎｓｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ（ｓ） ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｍｐｌｅ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｔｅ」と題されたＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１２／０５３２７６号（代理人整理番号ＤＤＩ５２２０ＰＣＴ）に記載されている。

操作の観点からは、検体計測器１０の一態様としては、ヒトと試料を含む試験ストリップとの接触により生じる電気干渉を有することなく検体濃度を測定する能力を挙げることができる。更に、測定装置の電気モデリングにより、様々な検体計測器変更を、制御され及び一貫した方法でシミュレートすることができる。加えて、モデリングを使用して、新たなストリップ又はプロトタイプを構築することなく、ストリップ電気パラメータ及び血液検体計測器における設計変更の性能効果を予測することができる。

当業者が理解するように、本発明の態様は、システム、方法、又はコンピュータープログラム製品として具体化され得る。したがって、本発明の態様は、本明細書で概して「回路」、「回路機構」、「モジュール」及び／又は「システム」と称される、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、又はソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。更に、本発明の態様は、１つ以上のコンピューター読み取り可能な媒体中に具現化されたコンピュータープログラム製品の形態をとり得、前記媒体は、コンピューター読み取り可能なプログラムコードが内部に具体化されている。

１つ以上のコンピューター読み取り可能な媒体の任意の組み合わせを使用することができる。コンピューター読み取り可能な媒体は、コンピューター読み取り可能な信号媒体又はコンピューター読み取り可能な記憶媒体であってもよい。コンピューター読み取り可能な記憶媒体は、例えば非限定的に電子、磁気、光学、電磁気、赤外線若しくは半導体システム、装置、若しくはデバイス、又はこれらの任意の好適な組み合わせであってもよい。コンピューター読み取り可能な記憶媒体のより詳細な例としては、以下が挙げられる。１つ以上のワイヤを有する電気接続、携帯用コンピューターディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバー、携帯用コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶装置、磁気記憶デバイス、又はこれらの任意の好適な組み合わせ。本文書の文脈において、コンピューター読み取り可能な記憶媒体は、プログラムを収容し又は記憶できる任意の有形の非一時的な媒体であってもよく、前記プログラムは、命令実行システム、装置、若しくはデバイスにより使用され又は該命令実行システム、装置、若しくはデバイスに関連している。

コンピューター読み取り可能な媒体上に具現化されたプログラムコード及び／又は実行可能命令は、非限定的に無線、有線、光ファイバーケーブル、ＲＦなど、又はこれらの任意の好適な組み合わせを含む任意の適切な媒体を使用して送信することができる。

またコンピュータープログラム命令をコンピューター、又は他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードして、一連の操作段階を該コンピューター、又は他のプログラム可能装置、又は他のデバイス上で実行させてコンピューター実行プロセスを生成してもよく、それによってコンピューター又は他のプログラム可能装置上で実行する命令が、流れ図及び／又はブロック図のブロック（１つ又は複数）に特定されている機能／作用を実施するためのプロセスを提供する。

更に、本明細書に記載した様々な方法を用いて、既製のソフトウェア開発ツールを使用してソフトウェアコードを生成することができる。しかしながら、これらの方法は、こうした方法をコードするための新しいソフトウェア言語の必要条件及び入手可能性に応じて、他のソフトウェア言語に変換することもできる。

本発明を特定の変形例及び説明図に関して述べたが、当業者には本発明が上述された変形例又は図に限定されないことが認識されよう。更に、上述の方法及び工程が特定の順序で起こる特定の事象を示している場合、当業者には特定の工程の順序が変更可能であり、そうした変更は本発明の変形例に従うものである点が認識されよう。更に、こうした工程のうちのあるものは、上述のように順次行われるが、場合に応じて並行したプロセスで同時に行われてもよい。したがって、開示の趣旨及び請求項に見出される本発明の同等物の範囲内にある本発明の変形が存在する範囲では、本特許請求がこうした変形例をも包含することが意図されるところである。

Claims (36)

1. 試験ストリップを受容するための被分析物ポートであって、前記試験ストリップが電極を含み、前記被分析物ポートが前記試験ストリップの電極に電気的に接続するためのコンタクトを含み、前記試験ストリップが前記試験ストリップに触れるユーザーの指からの血液試料を受容するためのチャンバを更に含む、被分析物ポートと、
   前記コンタクトに接続されている電気回路であって、前記電気回路が正弦波電気信号を生成して、前記コンタクトを介して前記試験ストリップ及び前記試料を通して前記正弦波電気信号を送信し、前記正弦波電気信号により生成された前記試験ストリップからの正弦波電気応答を受信するように構成され、また前記電気回路が、前記試験ストリップに触れる前記ユーザーの指により生じる、前記正弦波電気応答に対する効果を最小限にするための手段を含む、電気回路と、
   前記電気回路に接続されている処理装置であって、前記処理装置が前記試験ストリップからの前記正弦波電気応答を受信するように構成され、前記正弦波電気応答が前記血液試料の第１の検体濃度を表す測定可能な強度を含み、また前記処理装置が前記正弦波電気応答の測定された強度に基づいて前記血液試料の第２の検体濃度を決定するように構成されている、処理装置と、
   を含む検体計測器。
2. 前記正弦波電気応答が、前記正弦波電気信号の強度とは異なる強度を含む、請求項１に記載の検体計測器。
3. 前記正弦波電気信号が、約５０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚの周波数を含む、請求項２に記載の検体計測器。
4. 前記正弦波電気信号が、約７０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚの周波数を含む、請求項２に記載の検体計測器。
5. 前記正弦波電気信号が、約７７ｋＨｚの周波数を含む、請求項２に記載の検体計測器。
6. 前記試料の前記第１の検体濃度がヘマトクリットレベルであり、前記試料の前記第２の検体濃度がグルコースレベルである、請求項１に記載の検体計測器。
7. 前記処理装置により制御される矩形波発生器であって、前記矩形波発生器が前記正弦波電気信号の周波数にて電気信号を生成するように構成されている、矩形波発生器と、
   前記処理装置及び前記電気回路に電気的に接続されている復調回路であって、前記復調回路が、前記正弦波電気応答を受信して、前記正弦波電気応答を実数及び虚数成分に分解し、前記実数及び虚数成分を前記処理装置に送信する、復調回路と、
   を更に含む、請求項１に記載の検体計測器。
8. 検体計測器の操作方法であって、
   前記検体計測器内への試験ストリップの挿入を検出する工程と、
   前記試験ストリップとの指接触に基づいて前記試験ストリップ上に試料を提供する工程と、
   前記試験ストリップを通して既知の電気入力信号を駆動する工程であって、前記既知の電気入力信号が約５０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚの周波数を有する、工程と、
   前記電気入力信号に応答して前記試験ストリップから受信した電気出力信号の強度及び位相特性を測定する工程と、
   検体濃度結果に対する指接触の影響を最小限にするために、前記電気出力信号の前記強度に基づいて前記試料の検体濃度を決定する工程と、
   を含む、方法。
9. 前記信号を駆動する工程が、既知の振幅及び周波数を有する正弦波電気入力信号を駆動する工程を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記信号を駆動する工程が、約７０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚの周波数を有する正弦波電気入力信号を駆動する工程を含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記信号を駆動する工程が、約７７ｋＨｚの周波数を有する正弦波電気入力信号を駆動する工程を含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記信号を駆動する工程が、矩形波発生器を使用して矩形波信号を生成し、かつフィルターを使用して前記矩形波信号を正弦波信号に変換する工程を含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記強度及び位相を測定する工程が、復調回路を使用して前記電気出力信号を実数及び虚数成分に分解する工程を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 検体計測器内に挿入された試験ストリップの電気特性をシミュレートするように構成されている第１の回路部分であって、前記試験ストリップが該試験ストリップの上に試料を有する、第１の回路部分と、
    前記第１の回路部分に接続されている第２の回路部分であって、前記試験ストリップと接触するユーザーの指の電気特性をシミュレートするように構成されている、第２の回路部分と、
    を含む、シミュレーション回路。
15. 前記第２の回路部分に接続されている第３の回路部分であって、電気的に接地された前記ユーザーの身体をシミュレートするように構成されている、第３の回路部分を更に含む、請求項１４に記載のシミュレーション回路。
16. 前記第１の回路部分が２つの電気端子を含み、前記２つの電気端子が、前記２つの電気端子の間に接続されているストリップポートコンデンサーを有して、前記検体計測器のストリップポートコネクタの電気特性をシミュレートする、請求項１４に記載のシミュレーション回路。
17. 前記第１の回路部分が２つの試験ストリップ抵抗器を更に含み、前記２つの試験ストリップ抵抗器のそれぞれがストリップポートコンデンサーに並列して前記電気端子の異なる１つに接続され、試験ストリップコンデンサーが前記２つの試験ストリップ抵抗器の間に接続されて前記試験ストリップの電気特性をシミュレートする、請求項１４に記載のシミュレーション回路。
18. 前記第１の回路部分が試料抵抗器を更に含み、前記試料抵抗器が前記試験ストリップコンデンサーと並列に前記試験ストリップ抵抗器の第１の抵抗器及び試料コンデンサーの一方の端子に接続され、前記試料コンデンサーの他方の端子が、前記試験ストリップ抵抗器の第２の抵抗器、前記試料抵抗器、及び前記試料コンデンサーに接続されて、上部に試料を有する前記試験ストリップの電気特性をシミュレートする、請求項１７に記載のシミュレーション回路。
19. 前記第２の回路部分が、
    前記第１の回路部分のノードに並列に接続されている指抵抗器及び第１の指コンデンサーであって、前記第１の回路部分の前記ノードが、前記試験ストリップ抵抗器の第１の抵抗器、前記ストリップコンデンサー、及び前記試料抵抗器に、並列に接続されている、指抵抗器及び第１の指コンデンサーと、
    前記第１の回路の前記ノードの反対側において前記指抵抗器及び前記第１の指コンデンサーに並列に接続されている第２の指コンデンサーと、
    を含む、請求項１８に記載のシミュレーション回路。
20. 前記第２の回路部分に接続されている第３の回路部分であって、電気的に接地された前記ユーザーの身体をシミュレートするように構成されている、第３の回路部分を更に含む、請求項１９に記載のシミュレーション回路。
21. 前記第３の回路部分が、前記第２の回路部分と接地との間において身体コンデンサーと直列に接続されている身体抵抗器を含む、請求項２０に記載のシミュレーション回路。
22. 前記ストリップポートコンデンサー、前記試験ストリップコンデンサー、及び前記２つの試験ストリップ抵抗器がそれぞれ、検体計測器内に挿入された前記試験ストリップをシミュレートする予め選択された固定サイズを含む、請求項２１に記載のシミュレーション回路。
23. 前記指抵抗器、前記第１の指コンデンサー及び第２の指コンデンサー、前記身体抵抗器、並びに前記身体コンデンサーがそれぞれ、アッセイ中に前記検体計測器の作動をシミュレートするように構成された可変サイズを含む、請求項２２に記載のシミュレーション回路。
24. 試験計測器と共に使用される試験ストリップに対する指接触の影響を電気的に効果的に最小化することが可能な検体計測器の製造方法であって、
    前記計測器のハウジング内に矩形波発生器を配置して、約５０ｋＨｚ〜約１００ｋＨｚの周波数を有する矩形波信号を生成する工程と、
    前記矩形波発生器に第１の低域フィルター回路を接続して、前記矩形波信号を正弦波信号に変換する工程と、
    前記第１の低域フィルターに電極を接続して、前記電極と電気的に接触させた試験ストリップを通して前記正弦波信号を駆動する工程と、
    前記電極に復調回路及び第２の低域フィルター回路を接続して、前記試験ストリップから電気出力を受信し、かつ前記電気出力を分解する工程であって、前記電気出力が、前記正弦波信号に応答して前記試験ストリップ中に生成される、工程と、
    前記第２の低域フィルター回路に処理装置を接続する工程と、
    分解された前記電気出力の強度を計算するように前記処理装置をプログラミングする工程と、
    を含む、製造方法。
25. 分解された前記電気出力の計算された前記強度に基づいて、前記試験ストリップ中の試料の検体濃度を計算するように前記処理装置をプログラミングする工程を更に含む、請求項２４に記載の製造方法。
26. 前記矩形波発生器が、約７０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚの周波数を有する矩形波信号を生成する、請求項２４に記載の製造方法。
27. 前記矩形波発生器が、約７７ｋＨｚの周波数を有する矩形波信号を生成する、請求項２４に記載の製造方法。
28. 血液試料のヘマトクリット濃度の決定において、関連する分析試験ストリップと共に使用される携帯用検体試験計測器であって、前記血液試料が指接触を介して前記試験ストリップに適用され、前記携帯用検体試験計測器が、
    ハウジングと、
    前記関連する分析試験ストリップを受容するためのポートと、
    前記ハウジング内に配置されている低域フィルター回路ブロックと、
    前記ハウジングに配置され、前記低域フィルター回路ブロックに接続されている矩形波発生器回路ブロックであって、前記矩形波発生器が、約７０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚの範囲内の周波数の矩形波を生成し、また生成された矩形波信号を前記低域フィルター回路ブロックを介して前記ポート内の前記関連する分析試験ストリップに送信するように構成されている、矩形波発生器回路ブロックと、
    前記関連する分析試験ストリップから受信した信号の強度を計算するように構成されている処理ブロックであって、前記関連する分析試験ストリップから受信した信号が、生成された矩形波を起源とする、処理ブロックと、
    を含む、携帯用検体試験計測器。
29. 前記ポートが、前記関連する分析試験ストリップに電気的に接続するための電極を含む、請求項２８に記載の携帯用検体試験計測器。
30. 前記関連する分析試験ストリップから受信した信号の強度がヘマトクリット濃度を示し、前記処理ブロックが前記信号の強度に基づいてヘマトクリット濃度を計算する、請求項２９に記載の携帯用検体試験計測器。
31. 前記関連する分析試験ストリップが、内部に試料を有するチャンバを含む、請求項２８に記載の携帯用検体試験計測器。
32. 前記低域フィルター回路ブロックが、前記矩形波信号を正弦波信号に変換するように構成されている、請求項２８に記載の携帯用検体試験計測器。
33. 分析試験ストリップを有する携帯用検体試験計測器を使用する方法であって、前記分析試験ストリップとの指接触により前記分析試験ストリップ上に血液試料が適用され、前記方法が、
    前記携帯用検体試験計測器のポート内に前記分析試験ストリップを受容する工程と、
    矩形波発生器回路ブロックを使用して、約７０ｋＨｚ〜約８０ｋＨｚの範囲内の周波数の矩形波を生成する工程と、
    低域フィルターを介して、生成された矩形波信号を挿入された前記分析試験ストリップに送信する工程と、
    生成された前記周波数における前記分析試験ストリップから生成された信号の強度を測定して、前記ストリップとの指の過剰な接触の電気効果を最小化する工程と、
    測定された前記強度に基づいて、前記分析試験ストリップに適用された前記血液試料の検体濃度を決定する工程と、
    を含む、方法。
34. 前記送信する工程が、生成された前記矩形波信号を正弦波信号に変換する工程を含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記受容する工程が、前記試験計測器の電極を前記分析試験ストリップに接続する工程を含む、請求項３４に記載の方法。
36. 前記送信する工程が、前記正弦波信号を前記血液試料に送信する工程を含む、請求項３５に記載の方法。